量子点的表面修饰、尺寸选择与荧光传感

结合本实验室的工作,综述了近年来基于量子点与分析物的相互作用构建荧光传感系统方面的研究进展.着重对此类传感体系中有关量子点的表面修饰和粒径选择问题进行了评述.     

半导体发光Ag_2S量子点合成及应用

近年来窄带隙溶胶半导体纳米晶引起人们极大关注,该类纳米晶在光学、电学、生物医疗、材料科学等其他领域有着非常重要的应用.大量研究证实了Ag_2S量子点具有许多优异性能,比如:近红外荧光发射、低毒性、荧光量子效率高、稳定性好、成本低和合成设备简单.与传统的量子点(含有重金属Cd,Hg,Pb元素)相比,近红外发光的Ag_2S量子点避免了重金属离子本身固有的毒性,并且因其具有低毒性被用在生物医疗中.在本文中详细讨论了半导体发光Ag_2S量子点的性质、晶体结构和合成方法,并对Ag_2S量子点的生物相容性评价方法以及在生命科学领域的应用进行了阐述.     

水溶型CdSe量子点的制备及与Schiff碱的相互作用拆分头孢氨苄对映体

以绿色无毒、生物相容性好的羧甲基纤维素钠为稳定剂,通过简单的过程成功地在水相中制备了CdSe量子点(QDs).用TEM、XRD、XPS表征的结果表明：所制备的CdSe量子点近似于单分散,平均粒径为2.1 nm. UV-Vis和荧光 (PL) 光谱表明：控制反应物Se前躯体的量可有效调控量子点粒径,实现量子点在480～560 nm荧光可调,且量子点具有窄且对称的荧光光谱.量子点与Schiff碱相互作用表明：Schiff碱在一定范围内能有效增强量子点荧光,过量的Schiff碱却能淬灭量子点的荧光.     

MXenes量子点的制备及其生物应用

MXenes 量子点 (QDs) 具有优异的金属导电性、亲水性、生物相容性和荧光特性,如今已经可以通过多种不同的合成技术制备出品质较好且性能优异的MXenes QDs,如V2C QDs、TiCN QDs等.该文以独特的视角全面介绍了MXenes QDs的研究进展,首先介绍了水热/溶剂热法、超声法、球磨法、微爆法、熔融盐合成法以及热解法等合成技术,然后介绍了MXenes QDs在免疫调节、肿瘤治疗、生物传感和生物成像等方面的应用,并针对MXenes QDs目前在合成方法和潜在毒性等方面面临的挑战提出了展望,这将为后续MXenes QDs在新兴领域的大规模高效应用提供强有力的科学指导.     

水溶型CdSe量子点的制备及与Schiff碱的相互作用

以绿色无毒、生物相容性好的羧甲基纤维素钠为稳定剂,通过简单过程成功地在水相中制备了CdSe量子点（QDs）．用TEM、XRD、XPS表征的结果表明：所制备的CdSe量子点近似于单分散,平均粒径为2．1nm．UV—Vis和荧光（PL）光谱表明：控制反应物se前躯体的量可有效调控量子点粒径,实现量子点在480—560nm荧光可调,且量子点具有窄且对称的荧光光谱．量子点与Schiff碱相互作用表明：Schiff碱在一定范围内能有效增强量子点荧光,过量的Schiff碱却能淬灭量子点的荧光．     

碲化锌修饰掺铜硒化锌量子点的合成

以巯基丙酸（mercaptopropionic acid,MPA）作为稳定剂,在水相中合成Cu离子掺杂的ZnSe量子点（quantum dots,QDs）,并以ZnTe修饰其表面（ZnSe:Cu/ZnTe QDs）.采用X射线衍射（X-ray diffraction,XRD）、高分辨透视电子显微镜（high resolution transmission electronic microscopy,HRTEM）、紫外可见吸收光谱（ultraviolent-visible spectroscopy,UV-VIS）和光致发光(photoluminescence,PL)荧光光度计对其结构、相貌和光学特性进行表征.结果表明,合成所得荧光量子点的大小为4～6 nm;当激发波长325 nm时,荧光发射峰约为510 nm;经160 ℃热处理后,荧光发射峰会红移至540 nm左右,初步说明ZnTe的修饰会改变ZnSe:Cu量子点荧光发射峰的位置.     

公路路线设计的一体化与可视化

针对现有的公路路线计算机辅助设计系统平、纵、横设计分离的弱点,提出并实现了一种新的公路路线设计方法:应用多视窗技术创建路线平、纵、横断面集成的路线一体化设计平台,应用ObjectARX的响应器和通知技术实现了路线平、纵、横的关联设计与交替设计.在此基础上,采用分割-归并思想建立了路线三维模型,应用视锥截取、LoD技术实现了路线三维模型的视相关简化,并开发了公路三维场景的实时动态浏览平台.最后将该平台与一体化设计系统集成,实现了路线设计的一体化与可视化.实践结果表明,该方法使常规的二维设计提升为三维可视化设计,能大幅度提高设计质量和效率.     

CdS-Eu(Ⅲ)体系荧光恢复的磷酸根离子可视化测定

以聚丙烯酸(PAA)为稳定剂,成功合成了水溶性的CdS量子点(QDs).CdS QDs表面的羧基能与Eu³⁺ 结合导致QDs聚集,有效引发QDs间能量的转移,致使CdS QDs荧光显著猝灭.当加入PO^3-₄时,由于PO^3-₄与Eu³⁺的结合能力强于CdS QDs表面的羧基,CdS QDs荧光强度又逐渐恢复.由此建立一种基于CdS-Eu(Ⅲ)体系荧光恢复可视化测定磷酸根离子的新方法.该方法灵敏、简单,检测限为0.078 μmol·L^-1.     

Biologically inspired oxidation catalysis

The development of processes for selective hydrocarbon oxidation is a goal that has long been pursued. An additional challenge is to make such processes environmentally friendly, for example by using non-toxic reagents and energy-efficient catalytic methods. Excellent examples are naturally occurring iron- or copper-containing metalloenzymes, and extensive studies have revealed the key chemical principles that underlie their efficacy as catalysts for aerobic oxidations. Important inroads have been made in applying this knowledge to the development of synthetic catalysts that model enzyme function. Such biologically inspired hydrocarbon oxidation catalysts hold great promise for wide-ranging synthetic applications.     

Novel Hybrid SiO_2/ZnS Coated CdTe/CdS Quantum Dots and Their Bioapplications

Novel CdTe/CdS quantum dots(QDs)coated with a hybrid of SiO_2 and ZnS were fabricated through a simple two-step approach.The hybrid SiO_2/ZnS coated CdTe/CdS quantum dots was characterized by transmission electron microscopy(TEM),UV and fluorescence spectrometer.Results indicated that the core-shell structure gave the QDs outstanding photoluminescence properties,includinganarrowphotoluminescencespectrum,high photoluminescence(PL)quantum yield and long emission lifetime(average PL lifetime of increased from 26.4 ns to 49.1 ns).Cellular studies showed the QDs had good cytocompatibility with Hela cells as determined by the 3-(4,5-dimethyl-2-thiazolyl)-2,5-diphenyl-2-H-tetrazolium bromide(MTT)assay after coating SiO_2/ZnS,and also proved the feasibility of using the hybrid SiO_2/ZnS coated QDs as optical probes for in vitro cell imaging.The synthesis method of QDs is highly promising for the production of robust and functional optical probes for bio-imaging and sensing applications.     

CdTe量子点对人乳腺癌细胞MCF 7/ADM的化学增敏作用及其机制研究

利用纳米材料CdTe量子点作为增敏剂, 四甲基偶氮唑蓝(MTT)法检测细胞活力的实验表明CdTe量子点增强了阿霉素对于MCF 7/ADM的毒性, 而对非耐药的MCF 7无增敏作用. 然后利用免疫印迹法和免疫荧光染色法检测发现CdTe量子点提高了MCF 7/ADM细胞的自噬水平, 且这种自噬水平的上调与化学增敏效应是相关的, 以上结果提示CdTe量子点通过诱导MCF 7/ADM细胞发生自噬, 增强耐药性细胞对DOX毒性的敏感性.     

包被试剂对CdS量子点化学发光特性的影响

分别以半胱胺(CA)、半胱氨酸(L-cys)、谷胱甘肽(GSH)为包被试剂,制备出了3种粒径相同的水溶性CdS量子点,考察了这些CdS量子点在不同氧化剂体系下的化学发光行为.结果表明,CdS量子点化学发光性能与氧化体系密切相关,而且包被试剂对CdS量子点化学发光性能影响很大.此研究为提高量子点的化学发光效率提出了一种新的途径,即通过优化其包被试剂来提高量子点的化学发光效率.     

一类具季节性时变参数和周期时滞的浮游植物-浮游动物模型的正周期解

提出了一类具季节性时变参数和周期时滞的有3种浮游生物种群组成的动力学模型,包括无毒浮游植物(NTP)、有毒浮游植物(TPP)和浮游动物(Z),并研究了该系统的正周期解的存在性.通过运用叠合度理论中的延拓定理,建立了保证该系统至少存在1个正周期解的充分条件,所得结果适用于相应的无时滞和离散时滞系统.     

CdTe量子点对HeLa细胞的初步标记

采用巯基丙酸作为稳定剂在水相中合成了水溶性的CdTe量子点,并通过量子点外层包被的羧基实现了量子点与兔抗人癌胚抗原抗体和山羊抗兔免疫球蛋白的链接.把链接了兔抗人癌胚抗原抗体的量子点溶液和链接山羊抗兔免疫球蛋白的量子点溶液作为荧光探针,利用直接法和间接法分别对HeLa活细胞和固定细胞进行了标记.通过荧光显微镜成像观察到直接法和间接法均可以对HeLa细胞进行标记,但间接法具有更好的特异性,表明可以通过癌细胞表面的癌胚抗原与抗体之间的免疫反应实现对癌细胞的荧光标记.     

基于 In$_{{\bf 1}-x}$Ga$_{x}$P 梯度合金核无镉量子点的制备及 LED 应用

低毒性磷化铟量子点(indium phosphide quantum dot, InP QD)作为最有可能取代有毒重金属镉基量子点的材料, 已经在下一代商业显示和照明领域中显示出巨大潜力. 然而, 合成具有高荧光量子产率(photoluminescence quantum yield, PL QY)的InP QD 仍然具有挑战性. 因此, 提出了以乙酰丙酮镓作为镓源, 在高温下通过乙酰丙酮基对表面配体的活化作用, 生成具有梯度合金核的 In$_{1-x}$Ga$_{x}$P/ZnSe/ZnS 量子点, 有效解决了原有的 InP 与 ZnSe 之间晶格失配的问题; 同时减少核壳界面缺陷, 使量子点的荧光量子产率高达 82%, 所制备量子点发光二极管(quantum dot light-emitting diode, QLED)的外量子效率(external quantum efficiency, EQE)达到 3.1%. 相比传统的 InP/ZnSe/ZnS 结构量子点, In$_{1-x}$Ga$_{x}$P/ZnSe/ZnS 量子点荧光量子产率提高了 25%, 器件的外量子效率提高了近一倍. 该方案为解决 InP 量子点荧光量子产率低、发光器件性能差等问题提供了新的思路.     

新一代环保型增塑剂柠檬酸三丁酯绿色合成进展

 柠檬酸三丁酯是一种无毒、绿色环保型的增塑剂,是替代目前广泛使用的有毒增塑剂的新一代环保型增塑剂之一。概述了柠檬酸三丁酯的主要性质及主要合成方法,对可用于制备柠檬酸三丁酯的固体酸催化剂进行了分类,总结了其在酯化反应中的应用。分析认为,有机固体酸催化剂是制备柠檬酸三丁酯的合适催化剂。     

医学超声治疗技术研究及其应用

对超声波技术在医学及生物领域中的应用及其机理研究进行了分析．阐述了超声治疗技术的应用现状，分析了超声波的生物效应及其在治疗疾病中的作用．着重分析了目前国内外在超声治疗技术中的一些新方法和新设备，并对超声治疗技术的发展趋势进行了展望。     

III族氮化物量子点中类氢施主杂质位置对束缚激子结合能的影响

在有效质量近似下,运用变分方法,考虑内建电场效应和量子点(QD)的三维约束效应的情况下,研究了类氢施主杂质在量子点中的位置对III族氮化物量子点中束缚激子结合能的影响。结果表明:当类氢施主杂质位于量子点中心时,对于InxGa1-xN/GaN量子点,量子点高度和In含量存在临界值,当参数大于临界值时,约束在QD中束缚激子的结合能升高,激子态的稳定性增强,提高了激子的离解温度,使人们能在较高的温度条件下观察到半导体量子点吸收谱中的激子峰。而类氢施主杂质总是使束缚在GaN/A lxGa1-xN量子点中激子的结合能升高,载流子被更强的约束在量子点中。说明对GaN/A lxGa1-xN量子点,杂质使人们能在更高温度下观察到量子点中的激子。类氢施主杂质位于量子点上界面时,束缚激子的结合能最大,系统最稳定;随着施主杂质下移,激子结合能减小,激子的离解温度下降。     

不同功能化量子点与细胞的非特异性作用研究

选择COS-7细胞为研究对象,考察了不同功能化基团修饰的量子点(QDs)与细胞的非特异性相互作用.结果表明,氨基聚乙二醇衍生磷脂修饰的量子点(NH2-PEG-QDs)在COS-7细胞上有强烈的非特异性吸附,其次是羧基聚乙二醇衍生磷脂修饰的量子点(COOH-PEG-QDs),而甲基聚乙二醇衍生磷脂修饰的量子点(CH3-PEG-QD)在细胞上的非特异性吸附非常小,并且量子点与细胞的作用是一个依赖于量子点的浓度、表面电荷、培育时间与温度,并受培养基中血清影响的耗能过程.     

Preparation of multi-color quantum dots and its application to immunohistochemical analysis

Quantum dots （QDs） have the potential to be used in the multiplexed bioanalysis for their unique property： multi-color QDs can be excited at the same single wavelength light. In this work, high quantum yield multi-color core/shell QDs were prepared. After being water-solubilized by amphiphilic polymer based on self-assembling, the QDs would be labeled by two different IgGs and used in the multiplexed biodetection. Fluorescence resonance energy transfer （FRET） should be avoided in the multiplexed biodetection. In this work, spectral analysis showed that no FRET appeared in watersoluble QDs modified by amphiphilic polymer. The immunofluorescence in vitro indicated that the QDs- IgGs bioconjugates had excellent species-specific detection ability with nearly non-specific binding. The setting of this model will help to support the application of multi-color QDs in the multiplexed bioanalysis communities.